防雷工程設計培訓 第一章 防雷工程設計基礎

第一章防雷工程設計基本知識1.雷電(léidiàn)流的破壞作用一、雷電(léidiàn)流熱效應的破壞作用強大的雷電流通過被擊穿的物體時會產(chǎn)生大量的熱量。根據(jù)焦耳定律，一次閃擊的雷電流產(chǎn)生的熱量（Q）：如果雷電擊在樹木或建筑物構(gòu)件上，被雷擊的物體瞬間將產(chǎn)生大量的熱量，又來不及散發(fā)，以致物體內(nèi)部的水份大量變成水蒸汽，并迅速膨脹，產(chǎn)生巨大的爆炸力，造成破壞；如果金屬體的截面積不足夠大時，甚至可使其融化，溫度達到6000-10000℃。共十七頁二、雷電(léidiàn)流沖擊波的破壞作用

雷電流通道的溫度高達幾千℃到幾萬℃，空氣受熱急劇膨脹(péngzhàng)，并以超聲速度向四周擴散，其外圍附近的冷空氣被強烈壓縮，形成“激波”。被壓縮空氣層的外界稱為“激波波前”?！凹げúㄇ啊钡竭_的地方，空氣的密度、壓力和溫度都會突然增加。這種“激波”在空氣中傳播，會使其附近的建筑物、人、畜受到破壞和傷亡。

龐大體積的雷雨云因迅速放電而突然收縮，當應電力（典型值100V/cm）突然解除時，在一部分帶電雷雨云中的流體壓力將減小到0.3mm汞柱的程度，這樣形成稀疏區(qū)和壓縮區(qū)，它們以零點幾Hz到幾Hz的頻率向外傳播。這就形成次聲波，次聲波對人、畜有傷害作用。共十七頁三、雷電(léidiàn)流電動力效應的破壞作用由物理學可知，在載流導體周圍(zhōuwéi)空間存在磁場，在磁場里的載流導體受到電磁力的作用。如圖1.1a所示，如果導線A、B都有電流，那么導線A的電流會在它的周圍(zhōuwéi)空間產(chǎn)生磁場，而導線B在導線A所產(chǎn)生的磁場里將受到電磁力的作用。同理，導線B上的電流也會在它的周圍(zhōuwéi)空間形成磁場，導線A在該磁場里，也會受到電磁力的作用。這樣兩根載流導體相互間有作用力存在，我們把這種作用力叫做電動力。引下線一般應盡可能采用弧形拐彎，俗稱“軟連接”；這樣可使構(gòu)件受到的應力較小，而且不集中在一點，雷擊造成的損失就相對小一些。共十七頁四、雷電的靜電感應(jìngdiàngǎnyìng)和電磁感應的破壞作用(1)、雷電的靜電感應當空間有帶電的雷云出現(xiàn)時，雷云下的地面及建筑物等，都由于(yóuyú)靜電感應的作用而帶上相反的電荷。

Vc--雷擊發(fā)生后，局部高電壓地區(qū)與大地之間瞬間的電壓，V；V--發(fā)生閃擊那一瞬間，即t等于零那一瞬間，局部高電壓地區(qū)對大地間的電壓，V；這樣形成的局部地區(qū)感應高電壓在高壓架空線路上可達300-400kV，一般低壓架空線路可達100kV。電信線路可達40-60kV，建筑物也可以產(chǎn)生相當高的有危險的電壓。共十七頁(2)雷電(léidiàn)的電磁感應由于雷電流有極大峰值和陡度，在它周圍(zhōuwéi)的空間有強大的變化的電磁場，處在變化的電磁場中的導體會感應出較大的電動勢。

為了防止感應過電壓發(fā)生，應將建筑物的金屬屋頂、建筑物內(nèi)的大型金屬物品等，給以良好的接地處理，以便感應電荷能迅速地流向大地。對較大的缺口金屬環(huán)，應用金屬將缺口處連成閉合環(huán)，防止在缺口處形成高電壓和放電火花。共十七頁五、雷電(léidiàn)反擊和引入高電位雷電反擊通常是指接受直擊雷的金屬體（包括接閃器、接地引線和接地體），在接閃瞬間與大地間存在很高的電壓U，這電壓對與大地連接的其他金屬物品發(fā)生閃擊（又叫閃絡）的現(xiàn)象稱為反擊。雷電引入高電位是指直擊雷或感應雷電過電壓從輸電線、通信電纜、無線電天線等金屬的引入線引入建筑物內(nèi)，發(fā)生閃擊而造成的雷擊(léijī)事故。這種事故的發(fā)生率很高，而且往往事故又嚴重。共十七頁2直擊雷的防范措施

直擊雷的防護都是采用避雷針(接閃桿)、避雷（接閃）帶、避雷（接閃）線、避雷（接閃）網(wǎng)作為接閃器，把雷電流引下來，然后通過良好的接地裝置迅速而安全地引入大地。

當高空出現(xiàn)雷云的時候，大地上由于(yóuyú)靜電感應作用，必然帶上與雷云相反的電荷，然而接閃沒備都處于地面上建筑物的最高處，與雷云的距離最近，而且與大地有良好的電氣連接，所以它與大地有相同的電位、以致接閃設備附近空間電場強度相對比較大，比較容易吸引雷電先導，使主放電集中到它上面，因而在它附近尤其是比它低的物體受雷擊的幾率就大大減少。

接閃器被雷擊的幾率卻大大提高，所以就接閃器本身而言，它不但不能避免雷擊，相反是招來更多的雷擊，它以自身多受雷擊而使周圍免受雷擊.共十七頁一、避雷針保護范圍(fànwéi)的計算

目前世界各國關于(guānyú)避雷針保護范圍的計算公式在形式上各有不同，大體上有如下幾種計算方法：①折線法，即單支避雷針的保護范圍為一折線圓錐體。②曲線法，即單支避雷針的保護范圍為一曲線錐體。③日本建筑物防雷規(guī)程規(guī)定，避雷針的保護范圍是以避雷針的針尖為頂點作一俯角的角度來確定，如有爆炸危險的建筑物用45°角，對一般建筑物采用60°角。由于用角度確定避雷針的保護范圍，實質(zhì)上保護范圍為一直線圓錐體，我們把它叫做直線法?！皾L球法”是國際電工委員會(IEC)推薦的接閃器保護范圍計算方法之一；已被世界上一些國家作為國家防雷規(guī)范采用，我國建筑防雷規(guī)范GB50057—94也采納“滾球法”作接閃器保護范圍計算的方法。所謂“滾球法”是指以某一定半徑的球體，在裝有接閃器的建筑物上滾過，滾球被建筑物上所裝的接閃器撐起，這時球體的弧與建筑物之間的范圍，便是該接閃器的保護范圍。

共十七頁(1)單支避雷針保護(bǎohù)范圍的計算方法共十七頁(a)當避雷針高度h小于或等于hr時：距地面hr處作一平行平面的平行線；以針尖為圓心，hr為半徑，作弧線交于平行線的A、B兩點；以A、B為圓心，hr為半徑為弧線，該弧線與針尖相交并與地面相切。從此弧線起到地面止就是保護范圍。保護范圍是一個對稱的錐體；避雷針在hx高度的平面上和在地面上的保護半徑，按下列(xiàliè)計算式確定：

式中rx——避雷針在hx高度的平面上的保護半徑（m）；hr——滾球半徑，按建筑物的防雷分類確定（m）；hx——被保護物的高度（m）；ro——避雷針在地面上的保護半徑（m）；(b)當避雷針高度h大于hr時，在避雷針取高度hr的一點代替單支避雷針針尖作為圓心。共十七頁(2)雙支等高避雷針的保護(bǎohù)范圍共十七頁

雙支等高避雷針的保護范圍，在避雷針高度(gāodù)h≤hr的情況下，當兩支避雷針的距離D大于或等于2時，應各按單支避雷針的方法確定；當D小于2時，應按等高雙針的計算方法確定。共十七頁（3）先導、提前放電針結(jié)構(gòu)特點：相互(xiānghù)絕緣工作原理：觸發(fā)電路：

共十七頁共十七頁（4）雷達(léidá)天線避雷針天氣雷達的盲區(qū)：雷達(léidá)散射截面（RCS）：

（a）f=2.83GHz時的理想金屬（b）f=9.375GHZ理想金屬共十七頁（2）避雷帶明裝、暗裝問題（3）避雷線高壓輸電線路（4）避雷網(wǎng)格(wǎnɡɡé)尺寸問題共十七頁內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)第一章防雷工程